Uudisrakennusten energiantehokkuus -mihin energiaa kuluu ja mikä on teknis-taloudellinen säästöpotentiaali. Miimu Airaksinen, TkT

Transkriptio

1 Uudisrakennusten energiantehokkuus -mihin energiaa kuluu ja mikä on teknis-taloudellinen säästöpotentiaali Miimu Airaksinen, TkT

2 Tontin hankinta Markkinointi ja T&K Suunnittelu Käyttöönotto Rakentaminen Hankekehitys Luonnossuunnittelu Ylläpito Vaikutusmahdollisuudet pienenevät 2

3 Rakentaminen 98 Suunnittelu 2 Käyttö ja ylläpito 500 3

4 Asunrakennuksen energiankulutus

5 Toimistorakennuksen energiankulutus

6 Energiankulutus, kwh/m² vuodessa PIKO 1980-luvun seurantakohteita Normien 1) mukaisesti rakennetut pientalot FORSSA Kokonaisenergia Tilojen lämmitys MIKKELÄ SÄHKÖ 1 ÖLJY SÄHKÖ 2 MEP MEPI 1 MEPI 2 Tutkimus 1990-luvun seurantakohteita Kokonaisenergia sisältää tilojen ja käyttöveden lämmityksen ja taloussähkön Tilojen lämmitys sisältää myös polttopuun energian Parantunut lämmöneristys ja ilmanpitävyys, kehittyneet ikkunat ja ilmanvaihdon lämmöntalteenotto JEO ESPI 1 Kokonaisenergia Tilojen lämmitys ESPI 2 POHI 1 POHI 2 POHI 3 Lisäksi lämpöpumppuja aurinkoteknologia LP-MEPI IEA5 HUOM. LP-MEPI on maalämpöpumpulla varustettu matalaenergiapientalo. Sen mitattu energiankulutus ei ollut pienempi kuin yksinkertaisilla ratkaisuilla toteutettujen muiden matalaenergiapientalojen kulutus

7 Energiakriisien jälkeen uskottiin monimutkaiseen tekniikkaan rakennusten energiansäästössä Vuosi 1978 Vuosi

8 Yksinkertainen matalaenergiatalo Ulkovaipan ilmanvuotoluku, n 50 < 1 h -1 Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde % Ilmanvaihdon puhaltimien ominaissähköteho on tehokkaimmillaan alle 1,6 kw/(m³/s), vähintään alle 2 kw/(m³/s) 8

9 Ilmaiset lämpökuormat hyödynnetään tehokkaasti -> lämmityskausi lyhenee, jopa vain 3 kuukauteen Lämpöenergia, kwh/krs-m² Ostettava lämpöenergia Hyödynnetyt lämpökuormat Normitalo 100 % Matalaenergiatalo 25 % Kuukausi 9

10 Asuinkerrostalo, kesäaikainen sisälämpötila Asuinkerrostalo Lämpötila (C) Ulkoläm pötila Auringon lämmittämät ikkunat, ulkolämpötila 24 C Sisäilm a Aika 10

11 Upea esimerkki auringon suojaamiselta. Arkkitehtitoimisto Larkas & Laine Oy 11

12 MERA-kerrostalojärjestelmä Sisälämpötilan hallinta kesällä Korkein sisälämpötila helleviikolla DIN Perusratkaisu Ikkunassa tehokas auringonsuoja + ilmanvaihdossa tehostettu yötuuletus + tuloilman viilennys + ulkopuolinen aurinkosuoja 12

13 METOP-matalaenergiatoimistotalo 1. Ilmastointikone 2. Ilmavyöhykkeet ja erilliset ilmakanavat 3. Huonelämmitys tuloilman jälkilämmityspattereilla 4. Tuloilmalaitteet 5. Tietokonepöytä ja poistoilmalaitteet 6. Huonekohtaiset ilmavirran säätimet 13

14 METOP-matalaenergiatoimistotalon ikkuna toimii tehokkaana lämpösuojana talvella ja kesällä Ikkunan lämmönläpäisykerroin on 0.5 W/m²K Auringon suoran säteilyn läpäisy on vain 12 % Tehokkaiden lasiratkaisujen lisäksi puitteissa ja karmissa on lämmöneriste. 14

15 Matalaenergiatoimistossa helle pysyy ulkona Ulkoilman lämpötila eteläseinällä Ulkoilman lämpötila varjossa Operatiivinen sisälämpötila Lämpötila, C Kellonaika, tuntia 15

16 MERA - kerrostalo kuluttaa 70 % vähemmän tilojen lämmitysenergiaa kuin tavanomainen kerrostalo Mera Tilojen lämmitysenergiankulutus, kwh/krs-m² Normitalo 2000, laskettu Normitalo 2005, laskettu Normitalo 2005, mitattu MERAtalo 1, laskettu MERA-asunto A19, mitattu MERAtalo 2, laskettu Taloratkaisu 16

17 Nykyiset rakennukset Matalaenergia rakennukset Passiivi talot Rakenteiden lämmöneristys U-arvot, W/m 2 K 0,17-0,25 0,1-0,15 < 0,15 V/A, m - (0,06-0,10) Optimised Ikkunat U-arvo, W/m 2 K 1,0-1,4 0,8-1,2 < 0,8 g-arvo, % > 50 Tiiveys n 50, 1/h 1,5-5,0 0,8-1,5 < 0,6 Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto Lämpötilahyötysuhde, % Vuosihyötysuhde, % Kodinkoneet Energiatehokkuus A - D Energiatehokkuus A - B Hyvä energiatehokkuus 17

18 MERA-ikkuna estää tehokkaasti auringon ylilämpöä tulemasta sisälle MERA-kerrostalo, ikkunan auringonsäteilyn mitattu läpäisy Auringon säteilyteho pystytasolle ulkoseinälle, luode, W/m² Ikkunan läpi sisään tuleva auringon säteilyteho, luode, W/m² Auringon säteilyn läpäisy, % 45 % 40 % 35 % % Säteilyteho, W/m² % 20 % 15 % 10 % Säteilyn läpäisy, % % 0 0 % % : : : : : : : : :00 Aika 18

19 Energiansäästöpotentiaalit / investointikustannukset 19

20 1 1,2 1, 4 1,6 1,8 2 2,2 2, 4 2,6 2,8 3 VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND Investointi on pieni verrattuna säästöihin Proportional energy or investment (%) Total investment Total energy Space heating Building code Energy efficient Low energy 20

21 Mera-kerrostalo säästää energialaskussa Säästö energialaskussa, % 5 % Matalaenergiakerrostalon säästö energialaskussa verrattuna Normikerrostalo 2005:een, kun energian reaalihinta nousee 3 %, 5% tai 8 % vuodessa. Kauppa- ja teollisuusministeriön energiakatsausten ( mukaan kaukolämmön hinta on noussut 2000-luvulla % vuosittain. Sähkön hinta on välillä jopa laskenut hieman, mutta enimmillään hinnan nousu vuodessa oli runsaat 20 %. Sähkön hinnan keskimääräinen vuotuinen nousu on ollut % välillä % Energiakustannusten laskelmissa käytettiin E.ON Finland Oyj:n Espoon tariffeja Aika, vuosia 21

22 2 000 Normitalo 2000 Matalaenergiatalossa sisälämpötilasta ei tarvitse tinkiä Lämpölasku, euroa vuodessa Matalaenergiatalo Normipientalossa (140 m 2 ) voidaan sisälämpötilaa alentamalla säästää satoja euroja vuodessa, mutta silti kuluttaa lämmitykseen moninkertainen rahamäärä verrattuna matalaenergia-taloon Sisälämpötila, C 22

23 2 000 Normitalo 2000 Matalaenergiatalossa ilmanvaihdosta ei tarvitse tinkiä Lämpölasku, euroa vuodessa Matalaenergiatalo Normipientalossa (140 m 2 ) voidaan riittävästä ilmanvaihdosta tinkimällä säästää satoja euroja vuodessa, mutta silti kuluttaa lämmitykseen moninkertainen rahamäärä verrattuna matalaenergia-taloon ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 Ilmanvaihtokerroin, vaihtoa tunnissa 23

24 Energiatehokkuus on äärimmäisen tärkeää, mutta kestävän kehityksen kannalta on otettava huomioon myös muut tekijät Lähde Sarja et al 24

25 Käytettävyys Onko kukaan ihan oikeasti miettinyt? 25

26 Käyttäjien opastus Aivan kuten autoissa, käyttäjän "kaasujalan raskaudella" on erittäin suuri merkitys rakennuksen kuluttamisessa. Tärkeää on vuokralais/käyttäjäkohtainen laskutus, hyvä terminen viihtyvyys, sisäilmasto, opastus, opastus ja opastus Ihmiset haluavat kyllä jos kerromme miksi. 26

27 27

28 MERA-asunnossa on terveet ja lämpimät rakenteet MERA-asunto on ilmanpitävä mitattu ilmanvuotoluku n50 oli 1,3 1/h tiiviissä asunnossa ei vedä ja ilmanvaihto toimii hyvin MERA-asunnon hyvineristetyt betonirakenteiset ulkoseinät toimivat kosteusteknisesti hyvin toimivuus varmistettiin ennakkoon simulointilaskelmin ja käytössä mittauksin vuoden käytön jälkeen tehtyjen mittausten mukaan rakenteet olivat kuivia ulkoseinän sisäkuoren suhteellinen kosteus oli alle 69 % MERA-asunnossa ei ole pakkasellakaan kylmiä pintoja lämpökamerakuvausten perusteella rakenneliitokset olivat kylmäsillattomia vetoa aiheuttavia ilmavirtauksia tai kylmän tunnetta ei esiintynyt, vaikka matalaenergiaikkunan edessä ei ole lämmityspatteria A2 ka: 17,9 C 22,9 C A1 min: 15,5 C 22,9 C A2 ka: 17,2 C 22,9 C A1 ka: 1 7,9 C P1: 18,4 C 18 A2 ka: 17,2 C 18 A1 min: 14,3 C P2: 19,5 C 14 P1: 1 7,6 C 14 P1: 17,2 C 14 12,9 C 12,9 C 12,9 C 28

29 MERA-ikkuna estää tehokkaasti lämpöä karkaamasta ulos ja auringon ylilämpöä tulemasta sisälle Ikkunan, jonka U-arvo on 0,80 W/m²K ikkunan pinta on lämmin kovillakin pakkasilla. Ikkunan alle ei tarvita lämmityspatteria vedontunnetta ehkäisemään Auringon säteily tehosta ikkuna läpäisee vain 20 % kesällä tehokas aurinkosuojaikkuna estää sisätiloja lämpenemästä haitallisesti MERA asunnon lämmöntarve on kevään ja syksyn pakkasillakin niin pieni, ettei auringon lämpösäteilyä tule päästää hallitsemattomasti asuntoa lämmittämään talvella, kun MERA asunnossa on lämmitystarvetta, auringonsäteilyä ei ole juurikaan saatavissa Ikkunan ilmanpitävyys, sateenpitävyys ja tuulenpaineen kestävyys täyttävät standardien korkeimmat vaatimukset Ikkunan ääneneristävyys on hy vä ilmaääneneristysluku Rw on 43 db. 29

30 Energiatehokkaan puutalon rakenneratkaisuja Ulkoseinän eristyspaksuus 0,35 m => U = 0,1 W/m 2 K Yläpohjan eristyspaksuus 0,60 m => U = 0,07 W/m 2 K Alapohjan eristyspaksuus 0,60 m => U = 0,08 W/m2K Rakennedetaljit Pohjoinen Platform -yhteensopivia Talotekniikan reititys ilmansulkukerroksen sisäpuolella 30

31 Lämmöntalteenotolla varustettu ilmanvaihtokone säästää enemmän kuin lämpöpumppu Nykyaikainen lämpöpumppu lämpökerroin on 2,5 1 kwh sähköenergiaa tuottaa 2,5 kwh lämpöenergiaa Lämmöntalteenotolla varustettu ilmanvaihtokone Etelä-Suomessa lämpökerroin on 5 tuottaa vuodessa talteenotettua lämpöenergiaa viisinkertaisen määrän sen kuluttamaan sähköenergiaan verrattuna Lapissa lämpökerroin on 8-11 vaikka ilmanvaihdon päätehtävä on taata viihtyisä ja puhdas sisäilma

32 Mera-kerrostalo on elinkaarikustannuksiltaan edullinen 100 Kumulatiivinen elinkaarikustannusero, /brm² % 5 % MERA matalaenergiakerrostalon kumulatiivinen elinkaarikustannusero verrattuna Normikerrostalo 2005:een, kun energian reaalihinta nousee 3 %, 5% tai 8 % vuodessa. Mera-kerrostalon rakennuskustannukset ovat vain 1,7 % (noin 27 /brm²) korkeammat verrattuna Normikerrostalo 2005:een. Elinkaarikustannusero 30 vuoden elinkaarella on keskimäärin 135 /brm² ( /brm²). MERA-ratkaisujen takaisinmaksuaika on 5-7 vuotta % Hyvä energiatehokkuus vähentää energian hinnan muutosten vaikutuksia. Aika, vuosia 32